失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)毛泉2014110092一、國外狀況國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家高度重視航空裝備在內(nèi)的交通安全事故的調(diào)查研究工作。美國建有國家運(yùn)輸安全委員會(huì), 并早在19 67 年, 美國成立了“ 機(jī)械故障預(yù)防中心( m fp c ) ” , 由原子能委員會(huì)、美國國家航空和宇航局( n a s a ) 等長期支持開展航空和宇航材料與結(jié)構(gòu)的服役失效分析工作。美國的失效分析中心遍布全國各個(gè)部門, 有政府辦的, 也有大公司及大學(xué)辦的。例如, 國防尖端部門、原子能及宇航故障分析集中在國家的研究機(jī)構(gòu)中進(jìn)行; 宇航部件的故障分析在肯尼迪空間中心故障分析室進(jìn)行; 阿波羅航天飛機(jī)的故障在約翰遜空間中心和馬歇爾空間

2、中心進(jìn)行分析; 民用飛機(jī)故障在波音公司及洛克威爾公司的失效分析中心進(jìn)行分析。福特汽車公司、通用電器公司及西屋公司的技術(shù)發(fā)展部門均承擔(dān)著各自的失效分析任務(wù)。許多大學(xué)也承擔(dān)著各自的失效分析任務(wù)。像里海大學(xué)、加州大學(xué)、華盛頓大學(xué)承擔(dān)著公路和橋梁方面的失效分析工作。有關(guān)學(xué)會(huì), 如美國金屬學(xué)會(huì)、美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)和美國材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)均開展了大量的失效分析工作。在德國, 失效分析中心主要建在聯(lián)邦及州立的材料檢驗(yàn)中心。原西德的1個(gè)州共建了523個(gè)材料檢驗(yàn)站, 分別承擔(dān)各自富有專長的失效分析任務(wù)。工科大學(xué)的材料檢驗(yàn)中心, 在失效分析技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。德國聯(lián)邦材料測(cè)試實(shí)驗(yàn)室及gkss 研究中心是長期從事材料及

3、結(jié)構(gòu)服役與失效綜合研究的世界著名的研究機(jī)構(gòu)。此外, 在日本, 國立的失效分析研究機(jī)構(gòu)有金屬材料技術(shù)研究所、產(chǎn)業(yè)安全研究所和原子力研究所等。在企業(yè)界, 新日鐵、日立、三井、三菱等都有研究機(jī)構(gòu), 另外各工科大學(xué)都有很強(qiáng)的研究力量。意大利b od y co et 材料測(cè)試國家實(shí)驗(yàn)室也是長期從事材料及結(jié)構(gòu)服役與失效綜合研究的世界著名的研究機(jī)構(gòu)。美國出版和再版的金屬手冊(cè)中的失效分析卷是一本影響較大的實(shí)用工具書, 目前在英國還定期出版雜志engineering failure analysis, 美國出版了雜志failure analysis & prevention國際工程失效分析會(huì)議（inte

4、rnational conferences on engineering failure analysis）從2004年每隔兩年召開至今。二、國內(nèi)狀況1974 年在南京召開的材料金相學(xué)術(shù)討論會(huì)上, 第一次設(shè)立了失效分析分會(huì)場(chǎng)。1980 年在北京召開了全國第一次機(jī)械裝備失效分析經(jīng)驗(yàn)交流會(huì), 收集論文和分析案例311篇。19 8 4 年和19 8 8 年分別在杭州和廣州召開了第二次和第三次全國失效分析技術(shù)會(huì)議。1993年6月在桂林召開了第四次全國失效分析會(huì)議。1986年成立了中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)失效分析分會(huì)。1987年召開全國機(jī)械裝備失效分析評(píng)比交流會(huì)( 后被稱為“第一次全國機(jī)電裝備失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防戰(zhàn)

5、略研討會(huì)”)1992 年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)失效分析分會(huì)聯(lián)合全國22個(gè)一級(jí)學(xué)會(huì)共同組織“ 第二次全國機(jī)電裝備失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防戰(zhàn)略研討會(huì)”。1998 年舉辦了“ 第三次全國機(jī)電裝備失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防戰(zhàn)略研討會(huì)”。1995 年北京航空航天大學(xué)與美國金屬學(xué)會(huì)、中國航空學(xué)會(huì)、中國科協(xié)工程聯(lián)失效分析和預(yù)防中心共同舉辦了“ 國際失效分析和預(yù)防學(xué)術(shù)會(huì)議”( icfap 95) 。2005 年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)失效分析分會(huì)與理化檢驗(yàn)分會(huì)一起組織了20 05 年全國失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議。2006 年全國失效分析與安全生產(chǎn)高級(jí)研討會(huì)在北京召開。2007 年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)失效分析分會(huì)與理化檢驗(yàn)分會(huì)一起組織了20 07 年全國

6、失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議。1994 年成立了中國航空學(xué)會(huì)失效分析專業(yè)分會(huì)。中國航空學(xué)會(huì)失效分析專業(yè)分會(huì)己組織召開了五屆全國失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議。編輯出版了多種失效分析專業(yè)書籍, 例如,金屬斷口分析、機(jī)械產(chǎn)品失效分析從書、機(jī)械零件失效分析、機(jī)械失效分析手冊(cè)和失效分析等。已有專門的失效分析期刊, 例如飛行事故和失效分析( 內(nèi)部資料) 和失效分析與預(yù)防, 除此之外還有許多期刊開設(shè)了失效分析欄目, 例如金屬熱處理、理化檢驗(yàn)( 物理分冊(cè)) 等。已有包括清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等30余所大學(xué)開設(shè)了失效分析課程。三、發(fā)展趨勢(shì)1 失效分析的重視與普及程度有待提高機(jī)械失效分析是一門交叉、邊緣、綜合的新興學(xué)科, 它與多種學(xué)

7、科和技術(shù)有關(guān)。機(jī)電裝備的失效率代表著一個(gè)國家或一個(gè)企業(yè)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)或質(zhì)量水平, 也代表工作條件人員的素質(zhì)或管理水平, 特別是失效發(fā)生以后, 能否在短期內(nèi)做出正確的判斷、得出解決的辦法, 代表一個(gè)國家或某些科技人員的科學(xué)技術(shù)水平。失效分析工作在中國起步較晚, 科技人員, 特別是有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)沒有充分認(rèn)識(shí)到失效分析的重要性, 對(duì)失效分析工作的重視程度遠(yuǎn)低于國外發(fā)達(dá)國家的重視程度, 目前國內(nèi)全面開展失效分析工作的行業(yè)很少, 涉及的領(lǐng)域有限, 有限數(shù)量的專業(yè)機(jī)構(gòu)在從事失效分析研究和服務(wù)工作的。失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防是從失敗入手著眼于成功和發(fā)展, 是從過去入手著眼于未來和進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域, 并且正向失效學(xué)這一分支

8、學(xué)科方向發(fā)展。重視這一分支學(xué)科的發(fā)展, 有意識(shí)地運(yùn)用它已有的成就來分析、解決和攻克相關(guān)領(lǐng)域中的失效( 失敗、故障) 問題, 是人們走上成功, 科技發(fā)展少走彎路的捷徑之一。面對(duì)這樣一個(gè)現(xiàn)狀, 需要現(xiàn)有的失效分析科技工作者不斷宣傳失效分析的作用, 普及失效分析的基礎(chǔ)知識(shí), 讓越來越多的人了解失效分析、認(rèn)識(shí)到失效分析的重要性, 同時(shí)失效分析科技工作者和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)需要加強(qiáng)聯(lián)合, 這樣才能擴(kuò)大失效分析隊(duì)伍的整體影響。經(jīng)過大家的共同努力, 使失效分析從一個(gè)研究方向逐步發(fā)展成為一個(gè)學(xué)科, 形成一個(gè)完整的體系。失效分析目前還沒有得到國家或部門的授權(quán), 需要失效分析工作者團(tuán)結(jié)起來, 不斷努力, 擴(kuò)大影響, 爭

9、取在不久的將來獲得失效分析資格的認(rèn)證。2 失效分析人員水平差別較大, 需要大力推進(jìn)人員培訓(xùn)與技術(shù)交流失效分析是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科, 涉及材料學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、腐蝕學(xué)和機(jī)械制造工藝等。失效過程是一個(gè)十分復(fù)雜的過程, 特別是一個(gè)大系統(tǒng)的失效, 一般工作條件復(fù)雜、可疑點(diǎn)較多、難度也大, 對(duì)失效人員的要求是知識(shí)面要廣, 并具有一定深度, 以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。失效分析是從結(jié)果推斷失效原因的過程, 常常是一果多因, 因而失效分析工作要正確的分析思路和程序, 它可以幫助分析人員快速、準(zhǔn)確地查明失效的原因和機(jī)理。鑒于失效分析工作的重要性、復(fù)雜性和特殊性, 失效分析人員應(yīng)在實(shí)踐中逐步培養(yǎng), 從事失效分析工作的

10、科技人員需要具有敏銳的觀察力和熟練的分析技術(shù)。目前我國失效分析專家和工程師數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要, 分析人員的水平和能力參差不齊, 因此, 迫切需要加強(qiáng)失效分析技術(shù)人員的培訓(xùn), 失效分析人員的能力和水平是在工作實(shí)踐中不斷提高的, 因此, 需要加強(qiáng)失效分析技術(shù)人員間的技術(shù)交流, 這樣可以不斷提高失效分析人員素質(zhì)和水平, 提高整個(gè)行業(yè)及國家的失效分析能力和水平。失效分析人員要善于學(xué)習(xí), 向書本學(xué)習(xí), 向?qū)嵺`學(xué)習(xí), 向同行學(xué)習(xí), 向一切可能共事的人們學(xué)習(xí)。3 加強(qiáng)與國外發(fā)達(dá)國家的交流與合作國外發(fā)達(dá)國家失效分析工作的歷史悠久, 對(duì)失效分析工作的重視和普及程度遠(yuǎn)高于中國, 在國外, 大到航天飛機(jī)的爆炸,

11、 小到螺絲釘?shù)臄嗔讯家M(jìn)行深入細(xì)致的失效分析工作。另外國外從事失效分析工作的機(jī)構(gòu)數(shù)量多, 人員隊(duì)伍整齊, 相應(yīng)的學(xué)會(huì)和組織很多。積極參加國際相關(guān)學(xué)術(shù)組織的會(huì)議以及重要活動(dòng), 通過與發(fā)達(dá)國家的學(xué)術(shù)交流, 學(xué)習(xí)他們的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn), 努力擴(kuò)大加入相應(yīng)國際組織的數(shù)量, 提高我國失效分析的能力和水平, 逐步縮小與發(fā)達(dá)國家間在失效分析領(lǐng)域的差距。隨著中國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展, 特別是制造業(yè)的高速發(fā)展, 中國制造的產(chǎn)品大量出口到世界各地, 同時(shí)產(chǎn)品失效的現(xiàn)象也越來越多, 迫切需要科學(xué)、公正和快速的技術(shù)分析報(bào)告, 以此為依據(jù)處理產(chǎn)品索賠和責(zé)任糾紛等。因此, 在開展失效分析, 加強(qiáng)國際交流與合作的同時(shí), 在今后要逐步建立

12、與不同國家間的分析結(jié)果互認(rèn)。4 加強(qiáng)失效分析新技術(shù)和新方法的研究失效分析的發(fā)展趨勢(shì)將是: 簡單的斷口分析逐步發(fā)展為綜合分析; 單一服役條下失效的診斷逐步發(fā)展為復(fù)雜服役條件下失效的診斷; 由定性分析向定量分析過渡; 變事后分析為事先分析; 從單一模式的安全評(píng)定向多參數(shù)、全過程的安全評(píng)定發(fā)展。使失效分析從“ 手藝, , 、技術(shù)向失效學(xué)學(xué)科體系發(fā)展; 變失效診斷為失效模式、原因、機(jī)理的診斷; 從失效預(yù)測(cè)向剩余壽命、安全狀況、可靠性的預(yù)測(cè)過渡; 失效預(yù)防向工程預(yù)防、抗失效設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)發(fā)展。因此, 需要不斷引入新分析手段和分析方法。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 新材料、新工藝和新技術(shù)不斷應(yīng)用, 會(huì)有新的失效模

13、式不斷出現(xiàn), 國內(nèi)研究單位常常忽視了研制階段的失效分析工作, 特別是研究產(chǎn)品可能出現(xiàn)的失效模式和應(yīng)采取的措施方面資金和技術(shù)力量投入少。因此, 應(yīng)該在新材料、新工藝和新技術(shù)研發(fā)的同時(shí), 應(yīng)該加強(qiáng)失效模式的研究, 變被動(dòng)的事后分析為主動(dòng)的事先的診斷和預(yù)防。5 發(fā)揮學(xué)會(huì)的優(yōu)勢(shì), 服務(wù)會(huì)員, 面向基層, 中立機(jī)構(gòu)學(xué)會(huì)作為某一領(lǐng)域科技工作的社團(tuán), 它團(tuán)結(jié)和組織了本領(lǐng)域內(nèi)的大量專家和學(xué)者, 特別是隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 學(xué)會(huì)作為一個(gè)中立的機(jī)構(gòu), 發(fā)揮著越來越重要的作用。根據(jù)國家民政部的管理辦法, 目前二級(jí)學(xué)會(huì)已取得了民間社團(tuán)登記證, 具有獨(dú)立的法人地位, 為開展學(xué)會(huì)活動(dòng), 提供技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)提供了便利便條。因此, 我們要充分利用學(xué)會(huì)的優(yōu)勢(shì), 夯實(shí)學(xué)會(huì)組織工作基礎(chǔ), 加強(qiáng)學(xué)會(huì)自身的組織建設(shè), 樹立科學(xué)辦會(huì)、民主辦會(huì)、依法辦會(huì)、以德興會(huì)的良好會(huì)風(fēng), 倡導(dǎo)崇尚自主創(chuàng)新、格守科學(xué)道德、追求和諧進(jìn)步的良好學(xué)風(fēng), 團(tuán)結(jié)會(huì)員, 服務(wù)行業(yè), 服務(wù)社會(huì)。把學(xué)會(huì)建設(shè)成為適應(yīng)社